JPH041559A - 半導体装置の検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体基板の表面にレーザ光を照射し、その
散乱光を利用して半導体基板の表面の異物を光学的に検
出する半導体装置の検査装置お３上び検査方法に関する
。

従来の技術 半導体集積回路の高集積化に伴い、素子の微細化とチッ
プの大型化が進み、また半導体素子の高性能化に伴う工
数の増加等により、生導体！：ｌ造工稈（ユおいては、
回路パターン形成上致命傷となるような異物の存在をな
くさなければならない。そのためには精度のよいモニタ
リングの方法が必要となってくる。従来、パターンつき
生導体基板上の異物検査の装置としては、低角度からレ
ーザ光を照射し、その散乱光を利用して異物を検出する
方法を用いた装置が用いられていた。

発明が解決しようとする課題 このようなモニタ方法を用いた装置では、高感度に異物
を検出しようとすると、異物以外の物体、たとえば半導
体基板表面の電極パターン端部などよりの散乱光を検知
して異物検出信号を出力するような誤検出か増えるとい
うことが最大の問題点て、装置が検出した欠陥を人間か
確認するのに多くの時間を費やしていた。

本発明は−Ｅ記問題点を解決し、製造工程中のパターン
つき半導体基板上の異物を高感度に、精度よく検出する
半導体装置の検査装置および検査方法を提供することを
目的としでいる。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の半導体装置の検査
装置においては、検査すべき半導体基板を基板平面内に
おいてＸ、Ｙ方向に２次元的に移動可能かつ平面内で自
由に回転する回転ホルダー古、レーザ光を照射するため
の２個のレーザと、半導体基板表面よりの散乱光を検出
する検出器を配したものである。また検査方法としては
検査すべき半導体基板の表面の一点に所定の入射角とレ
ーザ光間の角度を保持しながら２本のレーザ光を同時に
入射させ、回転ホルダーを１８０度回転させ、回転の前
後に検出された半導体基板表面よりの散乱光強度を比較
演算処理することによって異物と非異物とを識別し異物
を検出する方法としたものである。

作用 本発明は上記した構成により、半導体基板表面上で一旦
定方向にレーザ光を走査した後、半導体基板を搭載した
回転ホルダーを１８０度回転して逆方向から同じ場所を
再びレーザ光で走査するので半導体基板表面にある異物
以外の物体、たとえば半導体基板上の電極パターン端部
よりの散乱光は回転ホルダーを１８０度回転させた後に
おいては極めて小さくなる。逆に１８０度回転させる前
に小さな散乱光が検出されるのみであった端部は１８０
度回転後の方向からのレーザ光照射では大きな散乱光が
検出される、というように回転ホルダーを１８０度回転
する前後において検出される散乱光強度に大きな差が生
ずる。−古手導体基板表面にある微小な異物ではレーザ
光入射角方向が１８０度異ζ７ても同程度の強度の散乱
光を生ずるからその和を求めれば回転前の散乱光の２倍
近い値となる。したがってレーザ光入射方向によらず均
一な散乱光を生ずるダストなどの異物とそれ以外の物体
とを識別することができる。

実施例 以下、本発明の半導体装置の検査装置の一実施例を図面
に基づいて詳細に説明する。

第１図（ａ）および（ｂ）において、１はダストなどの
異物が表面に付着した半導体基板、２ａ、２ｂは付着物
を測定するための第１と第２の可視光レーザ、３ａ、３
ｂは各々可視光レーザ２ａ、２ｂから照射されたレーザ
光であり、第１と第２の可視光レーザ２ａ、２ｂは半導
体基板１の表面に対して所定の角度をなしており、また
レーザ光３ａ。

３ｂも所定の角度をなすようにレーザ光２ａ。

２ｂは配置されている。４は各レーザ光３ａ。

３ｂが半導体基板１上の一点に照射され半導体基板１上
のダストなどの異物で散乱された散乱光、５はその散乱
光４を検出する検出器、６は半導体基板１を回転させる
ための回転ホルダー、７は回転ホ）１ダー６を回転させ
るための回転駆動部、８は可視光レーザ２ａ、２ｂによ
って半導体基板１を走査するために設けられた駆動部、
９は回転駆動部７と駆動部８を制御するための制御部、
１０は検出器５によって検出された散乱光を電気的信号
に変換する変換部、１１は電気信号を分析する処理部、
１２は変換部１０で変換された信号を記憶させておく記
憶部、１３は測定結果をマツピング出力する出力プリン
タである。

ここでダストなどの異物が付着した半導体基板１上に照
射される可視光レーザ２ａ、２ｂのレーザ光３ａ、３ｂ
にはＨｅ−Ｎｅ光（波長６３３ｎ　ｍ　）を用いている
。もちろんレーザ光であればどのようなものを用いても
良いのであるが、使いやすく、安価で、寿命が長いもの
であること、また検出器５の検出感度が高い波長のレー
ザ光であることなどかレーザ光を選択する条件になる。

可視光レーザ２ａ、２ｂから照射されたレーザ光３ａ、
３ｂは半導体基板１の表面の一点に照射されることが必
要である。

このようなレーザ光の位置合わせの方法について第２図
を用いて説明する。

第２図において、１４は半導体基板１上に形成された可
視光レーザ２ａ、２ｂの位置合わせを行なうためのマー
クである。マーク１４はアルミニウムを蒸着によって形
成しており、その膜厚は約０．１μｍ、マークの幅は可
視光レーザ２ａ、２ｂのレーザ光径より大きければ良く
、約２μｍのものを用いている。図の左方に可視光レー
ザ２ａがセットされており、図の下方にもう１個の可視
光レーザ２ｂがセットされている。まず、一方の可視光
レーザ２ａのレーザ光をＸ方向に走査させてマークのＡ
地点にくると、ここで散乱光が生じて出力される。走査
は回転ホルダー６を所定の方向に移動させることによっ
てなされる。以下同様である。この後可視光レーザ２ａ
のＸ方向を固定してＸ方向に走査する。ここでマークの
Ｘ方向が第２図の破線ように傾いていると、Ｘ方向に走
査したとき散乱光は半導体基板１の移動にともなって少
なくなってい（。この場合と逆にマークが傾いていると
、Ｘ方向にセットされている可視光レーザ２ｂをＸ方向
に走査して同様のことを行なう。

このようにして半導体基板１上のマークを可視光レーザ
２ａ、２ｂと正確に一致するようにセットする。この後
、一方の可視光レーザ２ａのレーザ光をＸ方向に走査さ
せてマークのＡ地点に（るとここで散乱光を生じる。こ
の散乱光が生しる手前の状態に固定しＸ方向に走査する
。次に散乱光か認められるのはマークのＢ地点である。

同様にして可視光レーザ２ｂをＸ方向に走査して同様の
ことを行なうと、Ｂ地点で両方のレーザ光が交わる交点
を見つけだすことができる。このようにしてセットした
交点でのレーザ光の重ね合わせ精度は良く約±０．０１
μｍに入る。この値はパーティクル検査が０．１μｍの
ものを測定できれば良いことを考慮すると十分な値であ
る。

このようにして半導体基板１上に照射された可視光レー
ザ２ａ、２ｂのレーザ光３ａ、３ｂは回転ホルダー６の
平面に対して２〜３０度の角度で入射する。この時入射
するレーザ光と回転ホルダー６の平面とのなす角度は可
視光レーザ２ａ、２ｂの各々で異なる場合には、角度の
小さい方の光の半導体基板１上でのレーザ光のビーム径
が大きくなるためできるだけ同じ角度で測定するのがよ
い。

検出器５は散乱光４を効率的に検出できる位置が良いわ
けであるが、ダストなどの異物の分布状態によって大き
く影響されるため、ここでは両方の可視光レーザ２ａ、
２ｂから１３５度の角度の位置にセットし、さらに検出
器５の検出窓は回転ホルダー６の平面と検出窓の中点か
ら延びた直線が交わる角度すなわち半導体基板面への入
射角度を可視光レーザ２ａ、２ｂの入射角度より小さめ
にセットしている。その理由は同じ角度の場合には、可
視光レーザ２ａ、２ｂの鏡面反射光が直接検出器５に照
射されるため測定が不正確になるためである。このこと
から検出器５の検出窓は回転ホルダー６の平面と検出窓
の中点から延びた直線が交わる角度を可視光レーザ２ａ
、２ｂの角度より大きめか小さめにセットすれば良い。

次に上記に説明した検査装置を用いて測定を行なうとき
の検査方法について述べる。

第３図（′ａ）に示すようにダストなどの異物が表面に
堆積した半導体基板１を回転ホルダー６上にセットする
。この後Ｘ方向から４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を持
つレーザ光３ａを半導体基板１上の一点に照射する。Ｘ
方向からの照射と同時にＸ方向のレーザ光３ａに垂直な
方向（Ｘ方向）から同様に波長４００ｎｍ〜８００ｎｍ
のレーザ光３ｂを照射する。

この時、Ｘ方向から照射されたレーザ光３ａと、Ｘ方向
から照射されたレーザ光３ｂを合わせる方法については
すでに述べた。

次に可視光レーザ２ａ、２ｂの位置すなわちし−ザ光３
ａ、３ｂの位置はそのままにしておき、半導体基板１を
Ｘ方向とＹ方向に移動させることで半導体基板１の表面
にレーザ光を走査し半導体基板ｌの表面の全域を走査す
る。

この時の走査はＸ方向を走査した後、Ｙ方向を走査して
も良いし、走査方向がＸとＹで逆であっても良い。

次に第３図（ｂ）に示すように回転ホルダー６を回転駆
動部７のモータによって１８０度回転させて半導体基板
１の表面に先と同様にして可視光レーザ２ａ、２ｂによ
るレーザ光３ａ、３ｂで半導体基板１の表面の全域を走
査する。

ここで、これらの走査によって変換器１０で電気信号に
変換された信号について第４図に示す。

走査結果は半導体基板１を多数の格子に区切り、その格
子で囲まれる領域に相当する実際の半導体基板１上にダ
ストなどの異物があると散乱光４が検出され、その格子
内に異物があったという信号が送られる。このようにし
て異物があった格子部分は黒く塗りつぶしている。

実際には第３図（ａ）の走査と同時に変換器１０によっ
てダストなどの異物の存在する領域は電気的信号に変換
されて、記憶部１２て記憶されている。この結果を第４
図（ａ）に示す。

同様に第３図（ｂ）の走査によって得られた結果を第４
図（ｂ）に示す。

次に、第４図（ａ）　、　（ｂ）の信号が記憶された記
憶部１２より各半導体基板１上の格子て囲まれた領域内
の一致した領域の信号をたし合わせ、信号のピーク値を
探し出し、マツプ上の半導体基板１と対応した位置にダ
ストなどの異物があることを示す。この時、信号をたし
合わせた値が小さいものはノイズであってダストと認定
しない。この時の結果を第４図（（２）に示す。

このような方法でダストなどの異物の検査を行なうこと
によって従来ノイズによって誤動作していたものがほと
んど誤動作せず安定で、信頼性の高い検査が行なえた。

またパターンが付いているような半導体基板１でも同様
に安定で信頼性の高い測定ができた。

第５図に従来の技術では全く測定できなかったパターン
の一例を示す。

半導体基板１上にレジスト１５でエツチングによる抜き
の領域を形成した時、その抜き領域のコーナ一部に異物
端子１６がある状態を示している。

このような異物粒子１６の測定は従来のように１つの可
視光レーザで走査する場合、異物粒子１６の大きさがあ
る程度大きくさらに異物粒子１６とレジストの抜き部分
のコーナーとの間に十分な隙間がない場合には単にレジ
ストの一部であるように検出されてしまうため検査が不
正確である。これに対して本発明の方法を用いると、一
方向の走査では従来と同じように誤動作の恐れはあるが
、他方向の走査との散乱光のピークの和によってダスト
の判断を行なうため信頼性の高い検査ができる。

なお、本発明の実施例では回転ホルダーの回転前後にお
ける散乱光信号の和を計算して異物の識別を行なってい
るが、半導体基板上の電極パターン、異物の種類によっ
ては別の演算方法がより適している場合があり、演算方
法は単純な和の計算のみに限定されるものではない。回
転ホルダーの回転角に関しても同様に１８０度に限定さ
れるものではない。

発明の効果 本発明によれば、半導体基板平面内のあらゆる角度から
のレーザ光の照射か可能なため、検査すべき半導体基板
表面のパターンに応じて最適な方向からレーザ光を照射
することによって、入射方向によって光の散乱状態が異
なることを利用して、パターン付きの半導体基板上の異
物を短時間に、精度よく、高感度に検出することができ
、高歩留まりの製造ラインを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を説明するた
めの検査装置の概略正面図と要部平面図、第２図は２本
の可視光レーザの位置合わせ方法を説明するための要部
平面図、第３図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の検査方法
を説明するための要部平面図、第４図（ａ）。 （ｂ）　、　（ｃ）は検査を行なったときのマツピング
の平面図、第５図はレジストの抜き領域のコーナーに異
物があることを示す平面図である。 １・・・・・・半導体基板、２ａ、２ｂ・・・・・・可
視光レーザ、３ａ、３ｂ・・・・・・レーザ光、４・・
・・・・散乱光、５・・・・・・検出器、６・・・・・
・回転ホルダー、８・・・・・・駆動部、１０・・・・
・・変換器。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第１図 第３図 ｆ　半４体幕駈 ２ａＪｊ　　Ｗｌａｔｂ−ｖ’ ３ａＪｂ　　レーデ先 ４　骸１Ｌ光 ！　禮工器 ｔ　　　ａ！ｌ＃ｔ、ｔ、ルター ｈ 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の表面に対して所定の角度でレーザ光
   を照射する第１の可視光レーザと、前記半導体基板の表
   面に対して所定の角度でレーザ光を照射しかつ前記第１
   の可視光レーザに対して前記半導体基板の平面で所定の
   角度を持った第２の可視光レーザと、前記半導体基板を
   支持し回転する回転ホルダーと、前記回転ホルダーをＸ
   、Ｙ方向に移動する駆動部と、前記第１と第２の可視光
   レーザから照射されたレーザ光が前記半導体基板の表面
   で散乱された散乱光を検出する検出器と、前記散乱光を
   電気信号に変換する変換器とを備えたことを特徴とする
   半導体装置の検査装置。
2. （２）半導体基板の表面の一点に所定の角度をもって２
   本のレーザ光を同時に照射しながら半導体基板の全表面
   を走査して半導体基板より散乱される散乱光を検出した
   後、半導体基板を基板平面内において所定の角度回転し
   、これらの操作を繰り返して半導体基板の表面上の同一
   照射点において検出した前記２つの散乱光信号を演算処
   理することにより異物を検出する半導体装置の検査方法
   。